磷酸铁锂电池特性报告.ppt
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1、磷酸锂铁电池(LIFEPO4) Lithium iron phosphate Battery 电池简介 磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的 锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴 酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂 等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用 的正极材料。 从材料的原理上讲,磷酸铁锂也是一种嵌入/脱 嵌过程,这一原理与钴酸锂,锰酸锂完全相同。 磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池,一个主要用 途是用作动力电池,相对NI-MH、Ni-Cd电池有 很大优势。 磷酸铁锂电池充放电效率较高,倍率放电情况下 充放电效率可达90%以上。而铅酸电池约为80% 。 工作原理 LiF
2、ePO4电池的内部结构如图所示。左边 是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极 ,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物 的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子 Li+可以通过而电子e-不能通过,右边是由 碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电 池的负极连接。电池的上下端之间是电池 的电解质,电池由金属外壳密闭封装。 LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子 Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过 程中,负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极 迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电 时来回迁移而命名的。 实验内容 实验材料:7号260mAh磷酸铁锂电池、5号700mAh磷酸锂铁电池、万 用电表、导线等
3、。 实验内容:电池的充放电曲线测量、电池内阻的测量 1)电池的放电 规格700mAh260mAh 时间t/min电压u/v电压u/v 03.353.32 13.143.01 23.042.95 32.952.93 52.932.93 82.922.92 102.922.87 132.912.73 152.872.38 162.872 182.83 202.8 232.79 252.78 302.73 332.61 352.41 401.4电池放电时间t(min)电压u(v)曲 线 恒流放电 恒定负载放电 恒定负 载 t/minu/v(700mAh)u/v(260mAh) 03.33.34 13
4、.113.19 2.53.13.16 53.093.15 7.53.083.12 103.053.11 12.53.013.09 152.973.05 17.52.912.93 202.852.65 22.52.730.5 252.6 26.52.42 272.32 282.04 28.51.96 291.84 29.51.75 301.65 30.51.52 电池放电时间t(min)电压u(v)曲线 容量计算 260mAh 700mA放电 y=4E-05x4-0.0027x3+0.0413x2-0.2235x+3.2709 700mAh 980mA放电 y=-5E-07x5+4E-05x4-
5、0.0015x3+0.0227x2-0.16x+3.3035 260mAh 20放电 y = -1E-05x5 + 0.0007x4 - 0.0118x3 + 0.0851x2 - 0.2451x + 3.3564 700mAh 20放电 y = 1E-07x6 - 1E-05x5 + 0.0004x4 - 0.0061x3 + 0.0498x2 - 0.1757x + 3.283 恒流放电容量计算: 16min放电容量186.67mAh 38min放电容量618.23mAh 问题分析 1、充电完成后,进入搁置,电压很快会由3.4V降到3.2V 2、放电完成后,进入搁置,电压很快会由2V升到3
6、V 引起该问题的原因主要考虑为电极极化的影响,锂离子电池为浓差电池,在 大电流充放电后会出现明显的极化现象。随着时间推移,内部极化消除,显现出真 实电压,可以通过小电流充放电缓解此现象。 电极极化产生的原因有两点,一是由于电极产生电化学反应时,由于电极反 应使得电极附近的锂离子浓度与电解液中的锂离子浓度产生较大差异,二十由于电 子的流动速度大于离子的反应速度,使得,电极电子的变化与锂离子的变化不同步 ,这两个原因使得电极产生极化,无论是充电还是放电,都使得阳极电位升高,阴 极电位下降,因此充电后放置一段时间电压会下降,放电后点后放置一段时间电压 会上升,这是由于电极附近的锂离子浓度与溶液中的锂
7、离子浓度平衡,电极电位极 化消失。 2)电池的充电 恒流1C700mAh 时间/s电压u/v 02.5 252.85 402.9 552.96 652.98 703 803.02 903.04 953.06 1053.08 1103.1 1203.11 1353.14 1503.16 1603.17 1653.18 1803.2 1903.21 2103.22 2203.26 2403.27 2603.29 2703.3 恒流1C260mAh 时间/s电压u/v 02.3 52.8 102.9 152.93 202.98 253 303.03 353.05 403.07 453.09 503.
8、1 553.12 603.13 653.15 703.16 753.17 803.18 853.19 903.2 953.21 1003.22 1053.23 1103.24 1153.25 1203.25 1253.26 1303.27 1353.27 1403.28 1453.29 1503.29 1553.3 1603.3 1653.31 1703.31 1753.32 1803.32 1853.32 1903.32 1953.33 2003.33 2053.33 恒流1C 700mAh 放电恒流1C 260mAh 放电 1C恒流充电电压曲线 恒压 3.3v700mAh260mAh 时间
9、 /min电流i/mA 0105118 510196 109689 158683 208579 258275 308071 357666 407361 456557 506152 555547 603043 3.3v恒压充电曲线 3)内阻的测量 测量原理 700mAh500mAh U1/V2.983.21 U2/V3.193.09 I1/A0.7010.00527 I2/A0.010270.283 R/0.3040.432 实验数据 误差分析 磷酸铁锂电池总结磷酸铁锂电池总结磷酸铁锂电池总结磷酸铁锂电池总结 理论特点 1、高效率输出:标准放电为25C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放 电(
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